3.2 RDF e RDFS. Informatica Applicata. Antonella Poggi DIPARTIMENTO DI SCIENZE DOCUMENTARIE LINGUISTICO FILOLOGICHE. Anno Accademico

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1 Informatica Applicata 3.2 RDF e RDFS Antonella Poggi Anno Accademico DIPARTIMENTO DI SCIENZE DOCUMENTARIE LINGUISTICO FILOLOGICHE E GEOGRAFICHE

2 3.2 RDF e RDFS* RDF RDFS SPARQL i Linked Open Data * Le slide sul Web Semantico sono tratte da una sezione dedicata del corso Complementi di Software e Servizi, tenuta dal prof. Rosati nell ambito del corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Informatica Antonella Poggi Pagina 2

3 The Semantic Web Tower Antonella Poggi Pagina 3

4 Limiti di XML per la marcatura semantica: esempio <Jaguar> </Jaguar> Jaguar: marca inglese di macchine di lusso Jaguar: felino maculato (in inglese) Jaguar: versione 10.2 del sistema operativo Mac OS X Jaguar: gruppo heavy metal britannico Jaguar: novella di Roland Smith... Antonella Poggi Pagina 4

5 Limiti di XML per la marcatura semantica XML non prende nessun impegno sull uso di: 1. un vocabolario ontologico specifico 2. un insieme di primitive di modellazione ontologica richiede che sia predisposto un accordo su 1 e 2! fattibile solo per collaborazioni chiuse : strumenti usati in comunità piccole e stabili pagine di intranet piccole e stabili non adatto al Web, ovvero non permette da solo di risolvere il problema della ricerca intelligente di informazioni nel Web! Antonella Poggi Pagina 5

6 RDF RDF è un modello di dati indipendente dal dominio, dalle applicazioni e pronto all internazionalizzazione (è stato cioè progettato e sviluppato in maniera tale che il suo uso potesse adattarsi a qualsiasi lingua) può essere visto come un grafo diretto ed etichettato oppure come un modello orientato agli oggetti (oggetto/ attributo/valore) Il linguaggio RDF è un linguaggio astratto, concettuale, indipendente da XML XML non è un componente di RDF bensì una sintassi per esprimere un modello di dati RDF un modello RDF potrebbe non essere espresso in XML Antonella Poggi Pagina 6

7 Modello e triple RDF Modello RDF: insieme di triple RDF Tripla RDF: espressione (asserzione) nella forma (soggetto, predicato, oggetto) soggetto: risorsa predicato: proprietà (della risorsa) oggetto: valore (della proprietà) resource property value Antonella Poggi Pagina 7

8 Tripla RDF: esempio il documento all indirizzo TR/REC-rdf-syntax ha come autore Ora Lassila Tripla: author OraLassila => Un modello RDF è un grafo author Ora Lassila Antonella Poggi Pagina 8

9 Grafo RDF: esempio dc:publisher W3C dc:date dc:creator Ora Lassila Antonella Poggi Pagina 9

10 Etichette di nodi e archi nei grafi RDF L etichetta di un nodo o di un arco può essere: un URI una stringa: literal un etichetta anonima: blank node con i seguenti vincoli: un literal può apparire solamente nella posizione di oggetto un blank node può apparire nella posizione di oggetto o soggetto N.B. Un URI può essere usata in posizione di predicato Antonella Poggi Pagina 10

11 Blank node: per la specifica di risorse non identificabili Esempio: Marco ha un amico che è nato il giorno della befana Marco foaf:knows foaf:birthdate Marco foaf:knows _:X.! _:X foaf:birthdate ! Antonella Poggi Pagina 11

12 Blank node: per la specifica di risorse composte Esempio: L autore della specifica della sintassi RDF si chiama Ora Lassila e il suo indirizzo è ora.lassila@nokia.com dc:creator myns:name Ora Lassila myns: ora.lassila@nokia.com dc:creator _:X.! _:X myns:name Ora Lassila.! _:X myns: ora.lassila@nokia.com.! Antonella Poggi Pagina 12

13 Vocabolario proprio di RDF (built-in) RDF assegna una semantica specifica ad un certo insieme di termini nello spazio dei nomi di RDF, ovvero ai termini definiti dalle URI con prefisso la stringa (solitamente abbreviata come rdf:) Esempi di termini rdf:type! rdf:seq, rdf:bag, rdf:alt! rdf:_1, rdf:_2,..., rdf:li! rdf:subject! rdf:predicate! rdf:object! rdf:statement! rdf:property! Antonella Poggi Pagina 13

14 Specifica di collezioni Attraverso l uso dei containers è possibile raggruppare collezioni di risorse (o di valori) Esistono diversi tipi di container rdf:bag collezioni non ordinate rdf:seq collezioni ordinate (= sequenze ) rdf:alt collezioni che rappresentano alternative E possibile esprimere asserzioni che riguardano il container (intenso nel suo insieme) oppure i suoi membri rdf:_n n-esimo membro di na sequenza rdf:li elemento di una collezione Valori o risorse duplicate sono permessi Antonella Poggi Pagina 14

15 Specifica di collezioni: esempio Gli autori della specifica della sintassi di RDF sono, in ordine, Ora Lassila e Ralph Swick dc:creator rdf:_1 rdf:type rdf:_2 rdf:seq Ora Lassila Ralph Swick dc:creator _:X.! _:X rdf:type rdf:seq.! _:X rdf:_1 Ora Lassila.! _:X rdf:_1 Ralph Swick.! Antonella Poggi Pagina 15

16 Specifica di asserzioni riguardanti asserzione In RDF è possibile scrivere delle asserzioni che riguardano altre asserzioni esempio: Ralph crede che il web contenga un miliardo di documenti Asserzioni di ordine superiore permette di esprimere credenze (così come certezze, ecc.) sono importanti per la gestione dell autorevolezza delle sorgenti di informazioni permettono di esprimere metadati sui metadati Strumento di base: la reificazione, ovvero la rappresentazione di un asserzione come una risorsa Antonella Poggi Pagina 16

17 Reificazione: esempio La Library of Congress ha scritto che Ora Lassila è l autore della sintassi RDF dc:creator Ora Lassila rdf:subject rdf:predicate rdf:object rdf:statement rdf:type Library of Congress dc:creator Antonella Poggi Pagina 17

18 Notazione grafica: grafo Sintassi per RDF Notazione informale: triple (soggetto, predicato, oggetto) Sintassi formali (leggibili dalle macchine) sintassi RDF/XML (usata nel Web Semantico) notazione turtle notazione 3 (N3)... Antonella Poggi Pagina 18

19 Esercizio 1: modello RDF Disegnare il grafo/modello RDF che rappresenta le seguenti asserzioni: Document 1 è stato creato da Paul Document 2 e Document 3 sono stati creati da uno stesso autore (che è sconosciuto) Document 3 dice che Document 1 è stato pubblicato dal W3C Usare i predicati dc:creator and dc:publisher, e assumere che i tre documenti siano identificati dalle URI doc1, doc2, doc3, rispettivamente. Antonella Poggi Pagina 19

20 Esercizio 1: soluzione doc1 dc:creator Paul doc2 dc:creator rdf:subject myns:dice doc3 dc:creator rdf:type rdf:predicate rdf:object rdf:statement dc:publisher W3C Antonella Poggi Pagina 20

21 Sintassi RDF/XML Un nodo del grafo RDF che rappresenta una risorsa (etichettata o non) è rappresentato da un elemento rdf:description mentre la sua etichetta, se c è, è definita come il valore dell attributo rdf:about! Gli archi del grafo uscenti da un nodo N sono rappresentati da un sottoelemento dell elemento che rappresenta N, la cui etichetta è l etichetta dell arco Il nodo uscente di un arco è rappresentato come il contenuto dell elemento che rappresenta l arco sia che esso sia un valore sia che esso sia una nuova risorsa: in questo caso un sottoelemento rdf:description lo rappresenta Ai valori (literal) può essere attribuito un tipo (gli stessi definiti in XML-Schema) Antonella Poggi Pagina 21

22 Sintassi RDF/XML:esempio dc:creator Ora Lassila <?xml version= 1.0?>! <rdf:rdf xmlns:rdf= xmlns:dc= >!!<rdf:description rdf:about= >!!!<dc:creator>ora Lassila</dc:creator>!!</rdf:Description>! </rdf:rdf>! Antonella Poggi Pagina 22

23 Sintassi RDF/XML: identificare i blank node I blank node nel grafo RDF sono distinti ma non hanno un URI che li identifica Problema: come si fa quando un blank node è oggetto/soggetto di più asserzioni? Un identificatore locale al documento viene associato all elemento XML che rappresenta il blank node attraverso l attributo rdf:nodeid= id_b l attributo rdf:nodeid sostituisce gli attributi rdf:about e rdf:resource laddove si userebbero questi attributi per una risorsa etichettata Antonella Poggi Pagina 23

24 RDF/XML: esempio dc:publisher dc:creator W3C dc:date myns:name Ora Lassila myns: <?xml version= 1.0?>! <rdf:rdf xmlns:rdf= xmlns:dc= xmlns:myns= >!!<rdf:description rdf:about= >!! <dc:publisher>w3c</dc:publisher>!!</rdf:description>!!<rdf:description rdf:about= >!! <dc:creator>!!!<rdf:description rdf:nodeid= C_ID >!! </dc:creator>!!</rdf:description>! Per ogni tripla RDF!<rdf:Description rdf:about= >! esiste un elemento! <dc:date rdf:datatype= > </dc:Date>! rdf:description!!</rdf:description>!!<rdf:description rdf:nodeid= C_ID >!! <myns:name> Ora Lassila</myns:Name>!!</rdf:Description>!!<rdf:Description rdf:nodeid= C_ID >!! <myns: > </rdf:rdf>! Antonella Poggi Pagina 24

25 RDF/XML: semplificazioni Più proprietà possono essere codificate per la stessa risorsa Il riferimento URI associato ad una risorsa oggetto di un predicato, che non è soggetto di nessun predicato può essere codificato come il valore di un attributo rdf:resource associato all elemento che rappresenta il predicato Una risorsa che è un literal e che è oggetto di un predicato può essere codificata come il valore di un attributo dell elemento che rappresenta il soggetto, il cui nome è pari all etichetta del predicato Antonella Poggi Pagina 25

26 RDF/XML: esempio dell uso delle semplificazioni <rdf:description rdf:about= >!!<dc:publisher>w3c</dc:publisher>! </rdf:description>! <rdf:description rdf:about= >!!<dc:creator>!! <rdf:description rdf:nodeid= C_ID />!!</dc:creator>! </rdf:description>! <rdf:description rdf:about= >!!<dc:date rdf:datatype= > </dc:Date>! </rdf:description>! <rdf:description rdf:nodeid= C_ID >!!<myns:name> Ora Lassila</myns:Name>! </rdf:description>! <rdf:description rdf:nodeid= C_ID >!!<myns: > </rdf:description>! <rdf:description rdf:about= dc:publisher= W3C >!!<dc:creator>!! <rdf:description>!!!<myns:name> Ora Lassila</myns:Name>!!!<myns: > </rdf:description>!!</dc:creator>!!<dc:date rdf:datatype=" </rdf:description>! Antonella Poggi Pagina 26

27 Reificazione in RDF/XML: altro esempio (con semplificazioni) dc:creator Ora Lassila rdf:subject rdf:predicate rdf:object rdf:statement rdf:type dc:creator Library of Congress <rdf:description dc:creator= Library of Congress rdf:object= Ora Lassila >!!<rdf:subject rdf:resource= />!!<rdf:predicate rdf:resource= />!!<rdf:type rdf:resource= />! </rdf:description>! Antonella Poggi Pagina 27

28 Esercizio 2: sintassi RDF/XML Esprimere usando la sintassi RDF/XML il grafo RDF dell esercizio 1. myns:doc1 dc:creator Paul myns:doc2 dc:creator rdf:subject myns:dice myns:doc3 dc:creator rdf:type rdf:predicate rdf:object rdf:statement dc:publisher W3C Antonella Poggi Pagina 28

29 Esercizio 2: soluzione <?xml version= 1.0?>! <rdf:rdf xmlns:rdf= xmlns:dc= xmlns= >!!<rdf:description rdf:about= doc2 >!!!<dc:creator rdf:nodeid= C />!!</rdf:description>!!<rdf:description rdf:about= doc3 >!!!<dc:creator rdf:nodeid= C />!!!<dice>!!! <rdf:description rdf:object= W3C >!!!!!<rdf:type rdf:resource= />!!!!!<rdf:predicate rdf:resource= />!!!!<rdf:subject>!!!!!! <rdf:description rdf:about= doc1!dc:creator= Paul />!!!!</rdf:subject>!!! </rdf:description>!!!</dice>!!</rdf:description>! </rdf:rdf>! Antonella Poggi Pagina 29

30 RDF e il Dublin Core Dublin Core è indipendente da qualunque sintassi, ma ben si adatta a RDF E stato definito un vocabolario, ovvero uno spazio di nomi, il cui uso viene raccomandato ogni volta che si vogliono codificare i metadati secondo lo schema del Dublin Core namespace: il titolo di una risorsa, codificato secondo lo schema del DC è rappresentato come il literal associato alla risorsa attraverso il predicato identificato dalla URI elements/1.1/title Sono stati proposti una DTD e un XML Schema per definire come codificare il Dublin Core Metadata Element Set (DCMES) in RDF/XML URI del DTD: /07/31/dcmes-xml/dcmes-xml-dtd.dtd! Antonella Poggi Pagina 30

31 Un esempio di Dublin Core in RDF <?xml version="1.0"?> <!DOCTYPE rdf:rdf SYSTEM " <rdf:rdf xmlns:rdf= xmlns:dc=" <rdf:description rdf:about=" <dc:title>d-lib Program</dc:title> <dc:description>the D-Lib program supports the community of people with research interests in digital libraries and electronic publishing.</dc:description> <dc:publisher>corporation For National Research Initiatives</dc:publisher> <dc:date> </dc:date> <dc:subject> <rdf:bag> <rdf:_1>research; statistical methods</rdf:_1> <rdf:_2>education, research, related topics</rdf:_2> <rdf:_3>library use Studies</rdf:_3> </rdf:bag> </dc:subject> <dc:type>world Wide Web Home Page</dc:type> <dc:format>text/html</dc:format> <dc:language>en</dc:language> </rdf:description> </rdf:rdf> Antonella Poggi Pagina 31

32 3.2 RDF e RDFS RDF RDFS SPARQL i Linked Open Data Antonella Poggi Pagina 32

33 RDF Schema (RDFS) Definisce un piccolo vocabulario per RDF Assegna a certi termini un significato predefinito speciale Estende l insieme degli elementi predefiniti di RDF; ricorda: rdf:type una risorsa è un istanza di una classe rdf:property una risorsa è una proprietà Consente di definire classi e proprietà Consente di parlare del meta-livello Antonella Poggi Pagina 33

34 RDFS in dettaglio rdfs:resource ogni risorsa è istanza della classe rdfs:resource rdfs:literal sottoclasse di rdfs:resource, rappresenta un letterale, una stringa di testo rdfs:class una risorsa è una classe rdfs:subclassof una risorsa è una sottoclasse di un altra risorsa rdfs:subpropertyof una proprietà è una sottoproprietà di un altra rdfs:domain prima componente di una proprietà rdfs:range seconda componente di una proprietà rdfs:seealso specifica una risorsa che fornisce ulteriori informazioni sul soggetto dell asserzione rdfs:isdefinedby sottoproprietà di rdfs:seealso, indica una risorsa che definisce il soggetto di un asserzione Antonella Poggi Pagina 34

35 RDFS: esempio (rappresentazione a grafo) rdfs:resource rdfs:subclassof rdf:type rdfs:class rdf:type rdfs:subclassof rdf:property Legenda istanza RDF schema RDFS predefinito in RDFS logic. implicato dalla semantica di RDFS rdfs:subclassof rdf:type rdfs:subclassof rdf:type Person rdf:type rdfs:subclassof rdf:type Student rdfs:domain hassupervisor rdfs:range Researcher rdf:type rdf:type Frank hassupervisor Jeen Antonella Poggi Pagina 35

36 RDFS: esempio (triple) Student rdfs:subclassof Person.! Researcher rdfs:subclassof Person.! hassupervisor rdfs:range Researcher.! hassupervisor rdfs:domain Student.! Frank rdf:type Student.! Jeen rdf:type Researcher.! Frank hassupervisor Jeen.! Antonella Poggi Pagina 36

37 RDFS: esempio (sintassi XML) <?xml version= 1.0?> <rdf:rdf xmlns:rdf= xmlns:rdfs= > <rdf:description rdf:about= #Student > <rdfs:subclassof rdf:resource= #Person /> </rdf:description> <rdf:description rdf:about= #Researcher > <rdfs:subclassof rdf:resource= #Person /> </rdf:description> <rdf:description rdf:about= #hassupervisor > <rdfs:domain rdf:resource= #Student /> <rdfs:range rdf:resource= #Researcher /> </rdf:description> <rdf:description rdf:about= #Frank > <rdf:type rdf:resource= #Student /> <hassupervisor rdf:resource= #Jeen /> </rdf:description> <rdf:description rdf:about= #Jeen > <rdf:type rdf:resource= #Researcher /> </rdf:description> </rdf:rdf> Antonella Poggi Pagina 37

38 RDF e RDFS RDFS definisce una semplice ontologia, ovvero le classi di interesse e le loro proprietà e relazioni Ci sono autori, e gli autori scrivono libri RDF definisce le instanze di queste classi e delle loro proprietà: Marcel Proust è un autore Marcel Proust ha scritto A l ombre des jeunes filles en fleur A l ombre des jeunes filles en fleur è un libro Antonella Poggi Pagina 38

39 RDF e RDFS: semantica? Qual è il significato esatto di un grafo RDF? Inizialmente non è stata definita nessuna semantica formale! Principali problemi: blank nodes meta-modellazione Solo recentemente sono stati proposti: una semantica formale una definizione formale dell implicazione logica e delle interrogazioni su grafi RDF(S) -> ragionatori per RDFS alle prime armi! Antonella Poggi Pagina 39

40 RDF e RDFS: problema con la metamodellazione Sia K1 l insieme delle seguenti triple RDF: (#a rdf:type #C)! (#C rdf:type #R)! (#R rdf:type #a)! Sia K2 costituito dalla sola tripla (#C rdf:type #C)! K1 e K2 sono entrambi insiemi di asserzioni RDF corretti (formalmente significativi)......ma cosa signficano? Non esiste una semantica intuitiva! Antonella Poggi Pagina 40

41 Esercizio 3: modello RDF/RDFS Disegnare il grafo che rappresenta le seguenti asserzioni URI1 and URI2 sono classi URI3 è una proprietà URI4 è un istanza della classe URI1 URI5 e URI6 sono istanze della classe URI2 URI3 ha dominio URI1 e range URI2 (URI4,URI6) è un istanza della proprietà URI3 Esprimere il grafo in sintassi XML. Antonella Poggi Pagina 41

42 Esercizio 3: soluzione (triple) URI1 rdf:type rdfs:class.! URI2 rdf:type rdfs:class.! URI3 rdf:type rdf:property.! URI4 rdf:type URI1.! URI5 rdf:type URI2.! URI6 rdf:type URI2.! URI3 rdfs:domain URI1.! URI3 rdfs:range URI2.! URI4 URI3 URI6.! Antonella Poggi Pagina 42

43 Esercizio 3: soluzione (grafo) rdfs:class rdf:property rdf:type rdf:type rdf:type URI1 rdfs:domain URI3 rdfs:range URI2 rdf:type rdf:type rdf:type URI4 URI3 URI6 URI5 Antonella Poggi Pagina 43

44 Esercizio 3: soluzione (sintassi XML) <?xml version= 1.0?> <rdf:rdf xmlns:rdf= xmlns:rdfs= > <rdf:description rdf:about= URI1 > <rdf:type rdf:resource= /> </rdf:description> <rdf:description rdf:about= URI2 > <rdf:type rdf:resource= /> </rdf:description> <rdf:description rdf:about= URI3 > <rdf:type rdf:resource= /> <rdfs:domain rdf:resource= URI1 /> <rdfs:range rdf:resource= URI2 /> </rdf:description> <rdf:description rdf:about= URI4 > <rdf:type rdf:resource= /> <URI3 rdf:resource= URI6 /> </rdf:description> <rdf:description rdf:about= URI5 > <rdf:type rdf:resource= URI2 /> </rdf:description> <rdf:description rdf:about= URI6 > <rdf:type rdf:resource= URI2 /> </rdf:description> </rdf:rdf> Antonella Poggi Pagina 44

45 RDFS e il Dublin Core Da quando l uso di RDFS è diventato raccomandato, la Dublin Core Metadata Initiative ha definito un nuovo insieme di termini, i DCMI Metadata Terms (DCTERMS) nuovo spazio di nomi: sono state definite delle classi, istanze di rdfs:class; per esempio, la classe Agent rappresenta A resource that acts or has the the power to act le 15 proprietà del Dublin Core Metadata Element Set (DCMES) hanno mantenuto lo stesso nome (nell ambito del nuovo spazio di nomi) e sono state definite come sottoproprietà delle corrispondenti proprietà del DC Metadata Element Set (DCMES) per ogni proprietà sono stati definiti il range e, quando applicabile, il dominio; per esempio, il range di contributor è la classe Agent! sono state espresse proprietà semantiche tra elementi; per esempio, creator è una sottoproprietà di contributor Grazie alla definizione di domini e/o range delle proprietà, i significati che nel DCMES erano espressi attraverso definizioni in linguaggio naturale sono espressi in una forma che può essere elaborata dai ragionatori per fare inferenze Analogamente i ragionatori possono sfruttare per fare inferenze le relazioni semantiche espresse tra elementi diversi I DCTERMS sono stati definiti in maniera tale da non compromettere la conformità delle rappresentazioni di metadati DC già esistenti in RDF RDFS consente di usare la versione del DC qualified, rispettandone la semantica, grazie all uso di rdfs:subpropertyof! per esempio, i metadati issued e modified sono entrambi definiti nel DC qualified con qualificatori di affinamento e sono definiti attraverso le asserzioni dcterm:issued rdfs:subpropertyof dc:date!!!dcterm:modified rdfs:subpropertyof dc:date! Antonella Poggi Pagina 45

46 3.2 RDF e RDFS RDF RDFS SPARQL i Linked Open Data Antonella Poggi Pagina 46

47 SPARQL Standard W3C per l interrogazione di dati RDF Acronimo: Simple Protocol And RDF Query Language Noi ci interesseremo solo al linguaggio di query (e non al protocollo) Basato su basic graph pattern (BGP) query language => query espresse attraverso la specifica di un pattern, ovvero di un grafo RDF che eventualmente contiene delle variabili come etichette Partendo da BGP, si specificano ulteriori operatori (AND, FILTER, UNION, OPTIONAL) Antonella Poggi Pagina 47

48 Sintassi by example I nomi di tutti gli autori di risorse il cui titolo è Romeo and Juliet PREFIX dct: < PREFIX foaf: < SELECT?author! FROM < WHERE {?x dct:creator?y.!!!?x dct:title Romeo and Juliet.!!!?y foaf:name?author}! La variabili sono denotate con il prefisso "? Nella clausola SELECT sono specificate le variabili da restituire nel risultato Nella clausola FROM è specificata la URI del grafo da interrogare Nella clausola WHERE è specificato il graph pattern in termini di triple che contengono delle variabili Antonella Poggi Pagina 48

49 Semantica by example La query restituisce tutte le risorse R per le quali esistono delle risorse X,Y tali che sostituendo rispettivamente R, X, Y alle variabili?author,?x e?y si ottengono delle triple presenti nel grafo interrogato. QUERY?x?y?author dct:creator foaf:name dct:title Romeo and Juliet bnb:resource / GRAFO INTERROGATO dct:creator dct:title bnb:person/ AppignanesiRichard foaf:name Romeo and Juliet Richard Appignanesi RISULTATO bnb:resource / bnb:person/ ShakespeareWilliam author! Richard Appignanesi! William Shakespeare! dct:creator dct:title foaf:name Romeo and Juliet William Shakespeare Antonella Poggi Pagina 49

50 Struttura generale di una query SPARQL Una query SPARQL comprende, in ordine: dichiarazioni di prefissi, per abbreviare le URI (opzionale) definizioni di dataset, per specificare i grafi da interrogare (possono essere più di uno) clausola SELECT, per identificare l informazione da restituire clausola WHERE, per specificare il query pattern, ovevro le condizioni che devono essere soddisfatte dalle triple del dataset modificatori di query, per riorganizzare i risultati della query (opzionale) # dichiarazioni di prefissi! PREFIX es: <...>!...! # definizioni di dataset! FROM <...>! # informazioni da restituire! SELECT...! # specifica del graph pattern! WHERE {...}! # modificatori di query! ORDER BY...! Antonella Poggi Pagina 50

51 Semantica procedurale Si cercano tutte le sostituzioni di variabili S={U1->? x1, U2->x2,...Un->xn} tali che, applicate al graph pattern, producono un sottografo del grafo interrogato -> Da ogni sostituzione di variabili, si ottiene un sottografo soluzione che soddisfa i vincoli espressi dal pattern Ogni sottografo soluzione viene elaborato per estrarre le tuple risultato e, eventualmente, filtrarle, riorganizzarle... Antonella Poggi Pagina 51

52 Gli endpoint SPARQL Le query SPARQL vengono eseguite su dataset (i.e., grafi) RDF Uno SPARQL endpoint accetta query e restituisce risultati via il protocollo HTTP endpoint generici interrogano tutti i dataset RDF che siano accessibili via il Web es.: endpoint specifici sono intesi per interrogare uno o più dataset specifici La clausola FROM, in linea di principio, è obbligatoria, ma quando l endpoint è specifico, tipicamente, si può omettere (dataset specifici) quando l endpoint è generico, spesso assume che si stia interrogando un dataset di default -> nella nostra trattazione, la maggior parte delle volte, ometteremo la clausola FROM, assumendo implicitamente di interrogare endpoint specifici Antonella Poggi Pagina 52

53 Risultati delle query Il risultato di una query è un insieme di tuple, la cui struttura (etichette e cardinalità) riflette la forma della clausola SELECT Gli SPARQL endpoint decidono la sintassi in cui deve essere restituito il risultato XML HTML... Esempio: si provi ad eseguire la query precedente (senza clausola FROM) all endpoint della Linked Open British National Bibliography ( si confronti il risultato con quello che si ottiene eseguendo la stessa query all endpoint generico Antonella Poggi Pagina 53

54 SPARQL: clausola WHERE La clausola WHERE contiene un graph pattern, costituito da: un insieme di triple separate da.. ha la semantica dell AND oggetto, predicato e/o soggetto possono essere variabili ed eventualmente: una condizione FILTER che esprime dei vincoli che devono essere soddisfatti dalle tuple risultato, per mezzo di espressioni booleane serve ad escludere dal risultato delle tuple una condizione OPTIONAL che indica un pattern che può (ma non deve) essere soddisfatto da un sottografo, per dare origine ad una tupla risultato Antonella Poggi Pagina 54

55 Esempio: semplice query SPARQL Grafo foaf: < _:a foaf:name "Johnny Lee Outlaw". _:a foaf:mbox _:b foaf:name "Peter Goodguy". _:b foaf:mbox _:c foaf:mbox Query: PREFIX foaf: < SELECT?name?mbox WHERE {?x foaf:name?name.?x foaf:mbox?mbox } Risultato: Johnny Lee Outlaw mailto:jlow@example.com Peter Goodguy mailto:peter@example.com Antonella Poggi Pagina 55

56 Interrogare i predicati Nel graph pattern di una query SPARQL è possibile etichettare un predicato con una variabile Esempio: che proprietà ha la risorsa < bnb.data.bl.uk/id/resource/ >? select distinct?p?v! from < where {< >?p?v}! Eseguire la query nell endpoint della Linked Open British National Bibliography ( Antonella Poggi Pagina 56

57 Esempio: uso della filter Grafo RDF: Query: foaf: < _:a foaf:name "Johnny Lee Outlaw". _:a foaf:mbox _:b foaf:name "Peter Goodguy". _:b foaf:mbox PREFIX rdfs: < PREFIX type: < PREFIX prop: < SELECT?country_name?population WHERE {?country a type:landlockedcountries ; } _:c foaf:mbox mailto:carol@example.org. rdfs:label?country_name ; PREFIX foaf: < prop:populationestimate?population. FILTER (?population > ). SELECT?name?mbox WHERE {?x foaf:name?name.?x foaf:mbox?mbox. FILTER regex(?name, "^J") } Johnny Lee Outlaw mailto:jlow@example.com Antonella Poggi Pagina 57

58 Predicati che si possono usare nella filter Logici:! (NOT), && (AND) e (OR) Confronto: >, <, =,!= (diverso), IN, NOT IN,.. Test: isuri, isblank, isliteral, isnumeric, Antonella Poggi Pagina 58

59 Esempio: interrogare DBPedia con la filter Restituisci tutte le nazioni che non hanno sbocco sul mare e che hanno più di 15 milioni di abitanti PREFIX rdfs: < type: prop: {!!!?country rdf:type type:landlockedcountries.!!!?country rdfs:label?country_name.!!!?country prop:populationestimate?population.!filter (?population > )}! Eseguire la query nell endpoint di DBPedia ( Antonella Poggi Pagina 59

60 Esempio: uso di pattern opzionali (1) Grafo foaf: < _:a foaf:name "Johnny Lee Outlaw". _:a foaf:mbox _:b foaf:name "Peter Goodguy". _:b foaf:mbox _:c foaf:mbox Query: PREFIX foaf: < SELECT?name?mbox WHERE {?x foaf:mbox?mbox. OPTIONAL {?x foaf:name?name } } Risultato: Johnny Lee Outlaw <mailto:jlow@example.com> Peter Goodguy <mailto:peter@example.com> <mailto:carol@example.org> Antonella Poggi Pagina 60

61 Esempio: uso di pattern opzionali (2) Grafo RDF: foaf: rdf: < _:a rdf:type foaf:person. _:a foaf:name "Alice". _:a foaf:mbox _:a foaf:mbox _:b rdf:type foaf:person. _:b foaf:name "Bob". PREFIX foaf: < SELECT?name?mbox WHERE {?x foaf:name?name. OPTIONAL {?x foaf:mbox?mbox } } Risultato: Alice Alice Bob <mailto:alice@example.com> <mailto:alice@work.example> Antonella Poggi Pagina 61

62 Esempio: uso di pattern opzionali (3) Restituire tutte le risorse contenute nel dataset della British National Bibliography, il cui titolo è Romeo and Juliet, insieme al codice ISBN a 10 cifre e al codice ISBN a 13 CIFRE, se li hanno prefix dct:< prefix bibo:< select?x?i10?i13! from < WHERE {?x dct:title "Romeo and Juliet".!! OPTIONAL {?x bibo:isbn10?i10}.! OPTIONAL {?x bibo:isbn13?i13}}! Eseguire la query nell endpoint generico offerto da OpenLink Software ( e confrontarla con la versione senza condizione OPTIONAL Antonella Poggi Pagina 62

63 Unione di graph pattern Un graph pattern può essere definito come l unione di più graph pattern Esempio: restituire tutte le risorse contenute nel dataset della British National Bibliography, il cui titolo è Romeo and Juliet e che hanno un codice ISBN, sia esso a 10 o 13 cifre. prefix dct:< prefix bibo:< select?x?i! from < WHERE {{?x dct:title "Romeo and Juliet".!?x bibo:isbn10?i} UNION!!! {?x dct:title "Romeo and Juliet".!?x bibo:isbn13?i}}! Antonella Poggi Pagina 63

64 Esercizio 4: scrivere query SPARQL Esprimere con una query SPARQL la seguente richiesta: Restituisci tutte le URI che hanno un autore e una data di creazione Antonella Poggi Pagina 64

65 Esercizio 4: soluzione PREFIX dc: < SELECT?x! WHERE {?x dc:creator?y.!?x dc:date?z. }! Antonella Poggi Pagina 65

66 Esercizio 5: scrivere query SPARQL Esprimere con una query SPARQL la seguente richiesta: Restituisci tutti i predicati che hanno come soggetto sia myns:uri1 che myns:uri2, dove myns è lo spazio di nomi esempi_rdf/ Antonella Poggi Pagina 66

67 Esercizio 5: soluzione PREFIX myns: < esempi_rdf/>! SELECT?x! WHERE { myns:uri1?x?y.! myns:uri2?x?z. }! Antonella Poggi Pagina 67

68 Esercizio 6: scrivere query SPARQL Esprimere con una query SPARQL la seguente richiesta: Restituisci tutti i predicati che hanno come soggetto myns:uri1 o myns:uri2, dove myns è lo spazio di nomi esempi_rdf/ Antonella Poggi Pagina 68

69 Esercizio 6: soluzione PREFIX myns: < esempi_rdf/>! SELECT?x! WHERE { { myns:uri1?x?y } UNION! { myns:uri2?x?z } }! Antonella Poggi Pagina 69

70 Esercizio 7: scrivere query SPARQL Esprimere con una query SPARQL la seguente richiesta: Restituisci il nome degli autori di documenti che hanno una data di creazione Antonella Poggi Pagina 70

71 Esercizio 7: soluzione PREFIX dc: < PREFIX foaf: < SELECT?z! WHERE {?x dc:creator?y.!?y foaf:name?z.!?x dc:date?w }! Antonella Poggi Pagina 71

72 Esercizio 8: scrivere query SPARQL Esprimere con una query SPARQL la seguente richiesta: Restituisci i nomi degli autori e la data di creazione dei documenti che hanno un autore e, eventualmente, una data di creazione Antonella Poggi Pagina 72

73 Esercizio 8: soluzione PREFIX dc: < PREFIX foaf: < SELECT?z?w! WHERE {?x dc:creator?y.!?y foaf:name?z.! OPTIONAL {?x dc:date?w } }! Antonella Poggi Pagina 73

74 3.2 RDF e RDFS RDF RDFS SPARQL i Linked Open Data Antonella Poggi Pagina 74

75 Linked Open Data: cosa sono Linked Data: best practice per pubblicare, condividere e collegare dati, informazioni e conoscenza nel Web Semantico, usando le URI Linked Open Data (LOD): risultato di una serie di progetti ancora oggi dedicati a pubblicare sul Web insiemi di dati aperti al pubblico, nel formato RDF, usando le URI e definendo collegamenti tra dati appartenenti a sorgenti diverse i collegamenti RDF permettono di navigare a partire da dati nell ambito di una sorgente dati a dati ad essi collegati nell ambito di altre sorgenti dati poiché i risultati delle interrogazioni sono dati strutturati (e non dei link a pagine HTML) possono essere usati nell ambito di applicazioni Antonella Poggi Pagina 75

76 I diagrammi del LOD cloud 9/2007 9/ /2008 9/2009 Antonella Poggi Pagina 76

77 Il LOD cloud oggi Linking Open Data cloud diagram, 09/2011 (by Richard Cyganiak and Anja Jentzsch. Antonella Poggi Pagina 77

78 LOD: RDF nel mondo reale Principale applicazione di RDF oggi: linked data linked data = usare il Web per creare link tipati tra dati di sorgenti diverse cioè: creare un Web di dati! DBpedia, Geonames, US Census, EuroStat, MusicBrainz, BBC Programmes, Flickr, DBLP, PubMed, UniProt, FOAF, SIOC, OpenCyc, UMBEL, Virtual Observatories, freebase, ogni sorgente: fino a molti milioni di triple in tutto: più di 30 miliardi di triple (2012) Antonella Poggi Pagina 78

79 I principii dei Linked Data 1. Usare le URI come nomi per le risorse 2. Usare HTTP URI, per permettere alle persone di consultare le risorse nominate (dereferenceable URIs) 3. Quando qualcuno consulta una risorsa, fornire informazione utile, usando gli standard (RDF, SPARQL) 4. Includere collegamenti ad altre URI, in maniera tale che ulteriori informazioni possano essere scoperte Dereferenceability = le URI non sono solamente usate per identificare entità: poiché possono essere usate come le URL, permettono di localizzare e ricavare risorse che descrivono e rappresentano tali entità nel Web Antonella Poggi Pagina 79

80 Linked Data vs. Web attuale i Linked Data (idealmente espressi in RDF+OWL+ecc., usando collegamenti ad URI) stanno al Web Semantico come le pagine Web (idealmente espresse in XML + fogli di stile, usando collegamenti ad URL) stanno al Web I collegamenti nei Linked Data permettono alle applicazioni di navigare uno spazio di dati Esempio: un applicazione dei Linked Data che ha consultato un URI e scaricato dati RDF che descrivono una persona, può seguire i collegamenti da quei dati ai dati in altri Web server, che descrivono, per esempio, il luogo dove la persona vive o l azienda per la quale la persona lavora Antonella Poggi Pagina 80

81 Utilizzo dei vocabolari RDF Aspetto cruciale dei Linked Data (e di RDF in generale): che URI usare? La pratica raccomandata nei LOD è quella di usare i vocabolari RDF esistenti (e, preferibilmente, i più popolari) -> se tutti i LOD dataset usano la stessa URI per rappresentare la stessa proprietà, allora la semantica di quella URI è condivisa (ovvero è conosciuta da tutte le applicazione) e quella URI diventa lo standard de-facto! Antonella Poggi Pagina 81

82 Esempi di vocabolari RDF famosi Dublin Core (DC) Friend-of-a-Friend (FOAF), vocabulario per descrivere persone Semantically-Interlinked Online Communities (SIOC), vocabulario per rappresentare comunità online Description of a Project (DOAP), vocabolario epr descrivere progetti Simple Knowledge Organization System (SKOS), vocabulario per rappresentare tassonomie e conoscenza debolmente strutturata Music Ontology vocabolario per descrivere artisti, album, canzoni Creative Commons (CC), vocabulario per descrivere licenze Bibliographic Ontology (BIBO), vocabolario/ontologia per descrivere informazioni bibliografiche Antonella Poggi Pagina 82

83 Esempio di LOD data set: il Linked Open BNB La British Library ( sta rendendo via via disponibile una versione della British National Bibliography ( come LOD dataset, accessibile anche tramite uno SPARQL endpoint specifico ( Il dataset è in continuo arricchimento e segue le buone pratiche raccomandate per i LOD Le risorse sono descritte usando diversi vocabolari, tra cui DC, FOAF, SKOS, OWL, RDFS,... Collegamenti a sorgenti LOD esterne sono stati forniti, tra cui GeoNames (per il paese di pubblicazione), MARC List of country codes, MARC list for language codes, Library of Congress Subject Headings... Antonella Poggi Pagina 83

84 British Library Data Model - Book bldatamodelbook.pdf Antonella Poggi Pagina 84

85 Conclusione: RDF è la soluzione al problema semantico No, a meno che il vocabolario usato sia condiviso La semantica di ogni predicato, o più in generale di ogni URI, deve essere conosciuta da tutte le applicazioni Soluzioni: uso di vocabolari/ontologie famose creazione bottom-up di vocabolari condivisi tagging (e.g., Flick) micro-formati (e.g. vcard) Antonella Poggi Pagina 85